滑坡区输电铁塔安全性分析与评价

架空输电线路不可避免的要跨越山区地带,很容易遭受到滑坡地质灾害的袭击。位于滑坡区的输电铁塔会发生变形,威胁输电安全。以滑坡区某500 kV输电线路332号铁塔为研究对象,把滑坡作用和三种气象工况组合得到3种综合工况,利用ANSYS对其进行有限元计算,分析构件力学特性,研究3种综合工况铁塔倾斜位移与塔脚位移、最大应力和控制应力间的变化规律。最后,建立了输电铁塔安全性评价模型,用于不同阶段滑坡作用下输电铁塔的安全性评价。结果表明,对滑坡区输电铁塔应以第一道横隔面杆件应力监测为重点,最低温综合工况是最不利工况。研究结果对同类滑坡条件输电铁塔的安全性评估具有参考意义。     

110 kV输电线路铁塔塔基沉降应力仿真分析与试验

针对输电线路铁塔塔基沉降问题,利用ANSYS建立110 kV三塔两档-塔线体系有限元分析模型,研究各种沉降组合工况下铁塔关键杆件所承受的最大等效应力随沉降度的变化规律,并基于输电线路铁塔塔基沉降实验平台,采用光纤光栅解调仪测量关键杆件所受应力对仿真结果进行测试验证。结果表明:随着沉降值增大,关键杆件承受的最大等效应力近似呈线性增加;各种沉降组合工况下,发生单个或3个塔基沉降时的关键杆件所受应力最先超过应力屈服临界值;在外荷载相同时,塔基横向沉降位移限值为50 mm,纵向沉降、单个或3个沉降位移限值分别为15 mm、10 mm。     

冷弯型钢输电铁塔真型试验研究

冷弯型钢较热轧型钢具有诸多优点, 且在国外输电线路铁塔中已经得到应用。为掌握冷弯型钢输电铁塔的受力特点并考虑节点连接的合理性, 冷弯型钢真型塔试验全部采用冷弯角钢。设计1 基220 kV 双回路冷弯型钢输电铁塔, 进行断线、安装、大风等工况下的力学性能试验, 测定相应工况下冷弯角钢铁塔的位移和杆件应力。结果表明, 通过合理优化冷弯型钢断面尺寸, 可以解决输电铁塔设计时用大规格代替小规格问题, 节约钢材4%以上。试验结果为我国冷弯型钢输电铁塔设计应用提供了参考和依据。     

复合横担覆冰断线的动力分析与强度设计

随着全球低温、雨雪、冰冻等灾害性天气的频发,电力线路覆冰造成的危害越来越严重。针对现有复合横担设计时主要基于静力学而未考虑复杂运营荷载下动力分析的不足,文中对10 kV复合绝缘横担在覆冰断线工况下的力学性能展开研究,在确定断线点位置的基础上,对断一根及多根导线的情况进行数值计算,讨论复合横担在覆冰断线工况下的动态应力响应特征并和覆冰静载情况下的应力水平比较,得到动力放大系数以衡量断线冲击作用。结果表明：当导线发生断线时,横担关键截面应力会有不同程度的增加,对与断点位置有直接联系的复合横担根部影响较大,在设计中应加以考虑;断线后横担上关键截面危险点的应力放大系数在1.1~1.3;多根导线同时发生断线时它们之间的相互影响较小。     

有限元模型对输电铁塔力学分析的影响

以某110kV猫头型输电铁塔为例,利用ANSYS分析软件对输电铁塔的刚架模型和桁梁混合模型进行力学分析,得出2种模型对输电塔杆件应力和变形的影响规律;研究表明,2种模型所计算的最大综合位移值和最大综合应力相差较小,且发生最大综合应力极值的工况和杆件部位相同;实践证明,在同一工况下,桁梁混合模型结构设计较之刚架模型安全。     

基础位移作用下铁塔力学特性及设计方案研究

为了确定当基础发生位移时铁塔杆件内力的变化规律以及不同位移情况下的塔身最危险杆件位置,本文采用有限元的方式计算并分析了输电塔在基础位移作用下的杆件内力变化规律。结果表明基础位移会造成输电塔杆件附加应力的显著增加,当基础发生水平位移时,最危险杆件位置出现在塔腿及横隔面斜材上;当基础发生竖向位移时,最危险杆件位置出现在塔腿主材及斜材上。研究结论对基础位移作用下的输电塔加固方案具有重要的参考意义。     

煤矿采空区基础变形特高压输电塔的承载力计算

煤矿采空区铁塔基础易发生变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。采用通用有限元软件ANSYS建立1 000 kV特高压输电铁塔有限元模型,对采空区铁塔在基础发生沉降、倾斜或滑移后,与正常设计工况进行组合时杆件的内力及其变化趋势进行计算分析,确定了不同工况下的基础变形限值。结果表明,在外荷载相同的情况下,基础位移限值由大到小的顺序为：顺线路变形、横线路变形、不均匀沉降和基础滑移。60°大风工况下基础变形限值最小,为铁塔基础变形的控制工况。与现行规程相比,计算得到的基础不均匀沉降限值偏低,依照规程限值判断铁塔受力状况偏于危险。基础位移未超过限值时对铁塔进行扶正,除基础水平滑移情况以外,铁塔杆件内力未超过极限承载力,处于安全状态。研究结果为我国煤矿采空区基础变形特高压输电线路的安全运行提供参考依据。     

长短腿输电铁塔在多工况荷载下的静力特性分析

基于有限元分析方法，采用matlab程序技术，对长短腿输电铁塔和等长腿输电铁塔这两种结构体系进行了多工况荷载下的静力特性分析。计算结果表明，在各工况荷载下长短腿铁塔较等长腿铁塔底部主材的轴力均有增大，底部斜材的轴力变化有增有减，上部杆件如横担受长短腿影响很小。一般情况下顺侧向荷载方向位移较等长腿铁塔有所减小，但垂直于侧向荷载方向位移增大显著。短腿一侧电线发生断线时顺荷载方向位移也有所增大，但垂直荷载方向位移略有减小。分析表明长短腿铁塔要关注底部斜材内力和垂直于侧向荷载位移变化。     

500 kV输电铁塔覆冰风险评估与加固措施

输电线路覆冰可能导致输电铁塔倒塌、线路断线,严重威胁电网的安全稳定运行。针对某地区的典型覆冰线路,采用有限元仿真方法建立了500 kV塔线体系仿真模型,并对均匀覆冰下不同覆冰厚度和不同风速等工况进行仿真分析,统计25组仿真结果后获得了500 kV输电铁塔的薄弱点位置规律;然后,基于输电铁塔关键构件的轴向应力和节点位移,进行输电铁塔运行风险评估分析,并划分输电铁塔的运行风险状态;最后,进一步分析2类加固措施的效果,得到加固前后输电铁塔不同薄弱点位置处轴向应力和节点位移的变化关系。仿真结果表明：500 kV输电铁塔的薄弱点位置主要分布在铁塔塔头地线支架处、上下曲臂连接处、瓶颈处以及铁塔的塔身处;在均匀覆冰和风荷载作用下,关键构件的轴向应力和节点位移均呈非线性增加;拟合得到了输电铁塔安全、预警和危险状态临界表达式;增加构件横截面积的加固效果优于改变薄弱点角钢结构,后者加固前后输电铁塔薄弱点处的轴向应力和节点位移均无明显变化。     

广西500 kV输电线路覆冰倒塔原因分析

以500 kV柳桂线倒塔事故段为例进行荷载模拟计算分析,得出在不同覆冰厚度时导地线和光缆断线原因,以及不均匀覆冰和覆冰断线工况下铁塔受力情况,由计算结果分析了该事故段铁塔倒塌的事故原因,并对500 kV输电线路提出加固改造和系统规划建议。     

特高压交流输电线路铁塔质量计算

在新建工程的可研和初步设计阶段,从新的设计条件出发推算铁塔质量,可以帮助完成杆塔选型和规划、路径比选、杆塔优化排位等,对提高概算准确性、节省工程造价具有重要意义。为此在特高压直流输电线路铁塔质量分析计算的基础上,对荷载更大、塔头布置形式多样化的特高压交流输电线路铁塔质量进行深入研究,并推广至500 kV超高压交流输电线路领域。采用“1 000 kV浙福线工程”及“500 kV铁塔通用设计”中不同塔型、呼高所对应的质量数据样本,建立回归分析数学模型,使用Matlab软件得到质量计算关系式。将计算结果与实际铁塔质量作比较,进一步验证了该方法及公式的准确性和适用性。对于重覆冰区线路,则应考虑导地线脱冰跳跃时产生不平衡张力的影响,修正和补充质量计算关系式。     

±800 kV同塔双回输电线路十字组合角钢塔承载力真型试验

SJ30102十字组合角钢塔是我国第1基±800 kV直流特高压双回路真型试验塔,塔总高75.5 m,塔重176.8 t。SJ30102试验塔顺利通过了大风、安装、覆冰、断线等7个工况的荷载试验,45°大风超载工况下,加载至设计荷载的134%时,十字组合角钢受压失稳破坏。试验结果表明：主材轴力计算值与试验结果相吻合,计算模型合理;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算值与稳定应力实测值吻合较好,计算方法合理准确,DL/T 5154—2012关于十字组合角钢稳定计算方法过于保守;一字型填板布置形式,能够减轻塔重约3%,填板及螺栓计算方法安全可靠;十字组合角钢主材与斜材的新型连接形式,能够提高2个分肢角钢的协同工作性能,受力均匀性较好。     

Q460特高压双回路钢管塔真型试验分析

SZ2U钢管塔为使用Q460高强度钢材的1 000 kV同塔双回路直线型钢管真型塔,塔全高103.6 m,单基塔质量132 t。依据标准DL/T 899-2004《架空线路杆塔结构荷载试验》,在正常大风、锚线、断线等8 个试验工况下对其进行试验,试验结果表明：SZ2U钢管塔的位移测试结果满足变形要求,应变测试结果没有超过构件承载力,说明试验塔强度和刚度均符合设计要求,并有一定的安全储备;同时节点构造和法兰连接安全可靠。特高压输电钢管塔设计中采用Q460 高强度钢材,既能满足设计要求,又能减轻塔重,建议在实际工程中试点应用。试验同时对输电钢管塔主材的次弯矩进行了真型塔测量,通过实际测量值与理论分析对比,得到输电钢管塔变坡处以下主材的次弯矩效应比较显著,建议工程中建立有限元模型进行强度校核,必要时采用考虑节点刚度的有限元模型。     

单地线单回路330kV直线塔塔头型式选择研究

某330 kV单回线路可采用单地线架设方式,可选用的直线塔塔头型式有导线三角排列、上字排列、垂直排列等。从经济性和防雷性能上对比了不同导线排列方式的单地线塔头型式,再对比了单地线猫头塔和双地线酒杯塔,得出了导线三角排列的单地线猫头塔最优的结论。进一步通过对导线悬挂方式的对比分析,单地线直线塔塔头推荐采用IVI型串的猫头塔。通过计算不同地线支架高度雷击跳闸率,结合地线支架高度对塔重的影响,选取了合理的地线支架高度。     

Longitudinal Dynamic Loading of a Steel Pole Transmission Line

Model test results have demonstrated that it is possible to simulate a number of dynamic loading conditions on a scale model of an actual transmission line system, taking into account a large number of variables, and producing results having direct interpretation at full scale. The method appears to be particularly useful in identifying any potential "trouble areas" in an existing design such as the use of horizontal struts on light angle structures, and/or adequacy of fatigue strength under galloping conditions. A sample of the principal findings of this investigation are: 1) A method for rapidly calculating the flexibility (stiffness) of steel pole transmission structures has been developed. The method relies on computer print-out data supplied by pole manufactures at the time of bid evaluation. 2) Results of broken static wire tests show that structure flexibility reduces both the dynamic load and the residual load below the load calculated for a rigid structure. 3) The maximum loads occur for broken static wire on the most flexible structure, and for ice unload of static wire on the most stiff structure. The latter result is subject to the further restraint of a horizontal strut at a light angle. 4) Unexpectedly high loads were found on the stiffer structure with long insulators (including the horizontal strut) for galloping conductor and galloping static wire tests.     

国外某500 kV双回路直线塔设计与真型试验研究

直线塔是输电线路最为常见、用量最大的塔型,其安全性和经济性对工程建设至关重要.国外某500 kV双回路直线塔按照美标ASCE-10标准设计,为验证其设计合理性和安全性,选取大风、断线、紧线运维等6个典型工况进行真型试验,并对比分析了试验结果与理论计算结果的异同.试验结果表明,铁塔在超载至107％时发生倒塔破坏,符合设计...     

750 kV输电线路工程V型拉线塔设计优化

利用非线性有限元软件TOWER建立V型拉线塔的结构计算模型,以减轻塔重为目标,从挂线方式、塔头型式、拉线设置方案及主柱截面几个方面进行优化分析,并与自立式铁塔进行技术经济比较。结果表明V型拉线塔进行优化设计后可取得显著的经济效果,其优化措施可为今后相关工程的V型拉线塔设计提供参考。     

220 kV北桃乙线N143塔原位升高改造

220kV北桃乙线因线下填土修建公路的原因，造成N141-N142档线路对地高度不足，因此需对N143塔进行升高改造。鉴于N143塔的外部环境条件不适宜采用移位改塔的习惯做法，决定用更换脚腿的方法对N143塔进行原位升高改造。对原基础进行受力验算通过后，设计加工了一套塔脚连接底座，用于原基础与新塔脚之间的过渡连接，最后进行铁塔现场升高施工。改造后达到了预期的效果。采用铁塔原位升高改造可节省投资，对环境影响小，停电时间短。     

同塔多回路输电线路的设计

同塔多回路线路的最大优点是节约线路走廊 ,缺点是导线对地距离加大 (居民区 :d型塔 18m ,e型塔 15 .5m ,比规程规定的 14m大 ;非居民区 :d型塔 14 .5m ,e型塔 13.0m ,比规程规定的 11m大 ) ,线路的防雷性能变差 ,(经计算需采取加强绝缘 ,d型塔加耦合线等常规措施 ,才能使耐雷水平满足要求 ) ,相序换位困难 ,铁塔荷载大等。因此 ,它适用于经济发达、走廊困难、线路较短场合发展、使用。     

330kV绝缘子串电压分布和屏蔽环位置的优化

为计算330kV线路绝缘子串电压分布和优化屏蔽环的位置,建立了考虑屏蔽环、分裂导线、杆塔、联板、悬垂线夹和其它连接金具的三维静电场有限元模型。计算并讨论了带和不带屏蔽环、带和不带联板的绝缘子串电压分布以及屏蔽环位置变化对电压分布的影响。结果表明,导线和杆塔侧绝缘子承受较高电压,屏蔽环可有效改善其附近绝缘子上承受的电压,理论上有一最优位置;导线侧金具对电压分布影响较大,计算模型中应考虑。